JP4282376B2 - 液化ガス燃料供給装置及び液化ガス燃料を供給する方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液化ガス燃料供給装置及び液化ガス燃料の供給方法に関する。更に詳しくは、容器に貯蔵された液化ガス燃料を気相状態でガスタービン等の供給先に送ることができる液化ガス燃料供給装置及び液化ガス燃料の供給方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、ＬＰガス（液化石油ガス）等の液化ガス燃料は、一般家庭用の燃料に加えて、ガスエンジンヒートポンプ、マイクロガスタービン等のガスタービン、等の燃料として広く使用されている。これらのうち、例えば、マイクロガスタービンは、発電源及び熱源としての効果が大きく、また、排気ガスにおける窒素酸化物（ＮＯｘ）等の問題もないため、クリーンで環境に対する影響も少ないものとして近年注目されている。
【０００３】
このような液化ガス燃料をガスタービン等の供給先に送り出す供給装置としては、液化ガス燃料が貯蔵された供給元から送り出された当該燃料を、加熱手段等を有する蒸発器（気化器）等により気化し、昇圧して、気相状態となった液化ガス燃料を供給先に送る液化ガス燃料の供給装置が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
また、前記したような液化ガス燃料を供給する装置における燃料の供給元としては、前記したような貯槽（いわゆるタンク）と容器（いわゆるボンベ）があり、貯槽は小容量から大容量なものまで幅広く存在する。一方、容器は一般に比較的小容量のものに限定されるものの、適用した場合にあっては装置が比較的簡便なものとなるという利点があり、広く用いられていた。
そして、このような液化ガス燃料の供給装置は、所定の供給流量及び供給圧力を確保して、ガスタービン等の供給先に対して液化ガス燃料を供給していく必要があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−６５０７４号公報（〔０００５〕、図１）
【特許文献２】
特開２００２−７１０９４号公報（〔請求項１〕、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したような従来の技術の多くは、貯蔵容器から液化ガス燃料を液体状態で送り出すに際して、容器内の液化ガス燃料の残量が多い場合にあっては特に問題はないのであるが、容器内の液化ガス燃料の残量が減少するにつれて、容器を連接する系内の圧力低下が起こり、それにより容器内の液化ガス燃料が気化してしまい、装置系内、例えば貯蔵容器の液取出口またはそれに連接するバルブ等でガス溜まりが生じることにより、供給される液化ガス燃料の流量が急激に低下するという問題が生じていた。
このように、従来の装置では、容器内における燃料の減少に起因する系内の圧力低下により、液化ガス燃料を所望の流量を維持したまま安定して供給先に送り出していくことは困難なのが実状であった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、気相状態の液化ガス燃料を、ガスタービン等の供給先に対して、安定した流量で供給することができる液化ガス燃料供給装置及び液化ガス燃料の供給方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明の液化ガス燃料供給装置は、液化ガス燃料の供給元となり当該液化ガス燃料を貯蔵する貯蔵容器と、貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位を測定する液面計と、貯蔵容器から送り出される液化ガス燃料を気化させる蒸発器を備え、気相状態の液化ガス燃料を供給先に送る液化ガス燃料供給装置であって、前記液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の液化ガス燃料の供給方法は、供給元である貯蔵容器から送り出された液化ガス燃料を蒸発器により気化し、気相状態の液化ガス燃料を供給先に送る液化ガス燃料の供給方法であって、前記貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位を測定する液面計の液位の低下に応じて、前記蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の液化ガス燃料供給装置を構成する貯蔵容器は、液化ガス燃料の供給元であり、また当該ガスの貯蔵を行うものである。また、供給先がガスタービンの場合は、比較的大型の容器を使用することが好ましい。
また、本発明を構成する貯蔵容器は、その数を複数として、そのうちの数本を通常使用される容器として、残りの数本を予備容器として適用することが好ましい。当該予備容器も、前記した貯蔵容器と同様、液化ガス燃料の供給元であり、また貯蔵を行うものである。また、同様に、供給先がガスタービンの場合は、比較的大型の容器を使用することが好ましい。
なお、本発明の液化ガス燃料供給装置において、貯蔵容器や予備容器は、通常横置きされて備えられるが、縦置きにしても構わない。
【００１０】
本発明における液化ガス燃料としては、所定の圧力と所定の温度のもとで液体から気体になりうるものであれば特に制限はなく、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、プロパンまたはブタンを主成分とする液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等を好適に使用することができる。
なお、液化ガス燃料は、単一の成分からなるものであってもよく、また、二以上の成分が混合されたものであってもよく、例えば、前記したジメチルエーテル（ＤＭＥ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等を任意の比率で混合した液化ガス燃料としてもよい。また、液化石油ガス（ＬＰＧ）であれば、プロパン成分を６０％以上含む液化石油ガス（ＬＰＧ）としてもよい。
【００１１】
液面計は、貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位を測定するものであり、例えば、フロート変位液面計等や、マグゲージ等のマグネット式のレベルセンサを備えたもの等、従来公知のものを使用することができる。
なお、本発明における液位とは、容器の最低部からの高さのことを意味する。
【００１２】
蒸発器は、気化器とも呼ばれ、貯蔵容器から送り出される液化ガス燃料を気化させるために用いられるものであり、例えば、電熱式（電熱温水式）や、直接温水加熱方式、間接温水加熱方式、直熱式等のスチーム式、温水式、ガス式、空温式等の従来公知の方式を用いた蒸発器を使用することができる。
【００１３】
そして、本発明の液化ガス燃料供給装置は、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることを特徴とするものである。
前記したように、本発明の装置は、気相状態の液化ガス燃料を供給先に送り出していくものであるが、当該液化ガス燃料の供給が進み、貯蔵容器内の液化ガス燃料の残量が減少する。それにつれて、容器を連接する系内の圧力低下が起こり、それにより容器内の液化ガス燃料が気化してしまい、装置系内、例えば貯蔵容器の液取出口またはそれに連接するバルブ等でガス溜まりが生じることにより、液面計の示す液化ガス燃料の液位が急激に低下し、かつ、供給される液化ガス燃料の流量が急激に落ちることとなっていた。そこで、本発明の装置では、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部を貯蔵容器に送るようにして、かかる容器の液取出口またはそれに連接するバルブ等でのガス溜まり等の発生を防止し、液化ガス燃料の供給流量の低下を抑制している。
ここで、本発明においては、例えば、所定値として、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下が、容器の液位全体に対して１０％以下、好ましくは３０％以下となった場合に、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られるようにすることが好ましい。
また、本発明においては、蒸発器により気相状態とされた、圧力が０．３〜１．０ＭＰａの液化ガス燃料のうちの１０〜３０質量％程度、好ましくは１５〜２０質量％程度が貯蔵容器内に送られるようにすればよい。
なお、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の貯蔵容器に対する送り出しは、継続して行うようにしてもよいが、通常はある程度の量が送り出されれば、貯蔵容器が加圧状態となり、貯蔵容器を含む装置系内の圧力低下が抑制され、容器の液取出口またはそれに連接するバルブ等でのガス溜まり等は防止され、貯蔵容器内の液化ガス燃料の液位が正常に検知されることになるため、ある程度の気化状態の液化ガス燃料が送り出されたら、送り出しを停止したり、送り出される気化状態の液化ガス燃料の量を調整しても構わない。これは、あらかじめ設定値を決めて、送り出しの停止または量の調整を制御することが好ましい。
【００１４】
この本発明によれば、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることになるので、貯蔵容器が加圧され、貯蔵容器を含む装置系内の圧力低下が抑制される。そのため、容器内の液化ガス燃料が気化することによって装置系内、特に容器の液取出口またはそれに連接するバルブ等でのガス溜まりが生じたりすることもなく、液化ガス燃料の供給流量の低下も防止される。従って、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料を安定した流量で供給可能な液化ガス燃料供給装置を提供するものである。
【００１５】
本発明の液化ガス燃料供給装置は、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しを、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて制御する制御部を設けることが好ましい。
この本発明によれば、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しについて、装置系内に制御部を設けて、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて制御するようにしているため、貯蔵容器内の液化ガス燃料の減少に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しとを一連の自動制御で行うことができ、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しを効率よく行うことを可能とする。そして、液化ガス燃料の供給流量の低下も更に防止されることとなり、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料をより安定した流量で供給することを可能とする。
【００１６】
かかる制御部による気相状態の液化ガス燃料の送り出しの制御は、例えば、貯蔵容器と蒸発器との間に送り弁を設け、当該送り弁を通常は閉じた状態としておく一方、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下が所定値以下となった場合に、当該送り弁が開くように制御し、気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器内に送り出されるようにすればよい。
また、制御部は、マイクロコンピュータ等を有し、液面計の示す液化ガス燃料の液位が所定値以下となった情報を受けて、前記の送り弁を、通常の「閉」の状態から「開」の状態へと切り換えるような制御プログラムを有することが好ましい。
【００１７】
本発明の液化ガス燃料装置は、貯蔵容器が予備容器を備え、かつ、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下状態の経過時間に応じて、液化ガス燃料の供給元が予備容器に切り換えられて当該液化ガス燃料を送り出されることが好ましい。
この本発明によれば、液化ガス燃料の供給元となり当該液化ガス燃料を貯蔵する貯蔵容器が予備容器を備えており、貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位を測定する液面計と、貯蔵容器から送り出される液化ガス燃料を気化させる蒸発器を備え、気相状態の液化ガス燃料を供給先に送る液化ガス燃料供給装置であって、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下のに応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られ、かつ、前記した液位の低下状態の経過時間に応じて、液化ガス燃料が供給元を予備容器に切り換えられて送り出されるため、安定した流量の液化ガス燃料が継続して供給元から送り出すことができる。従って、供給先に対する気相状態の液化ガス燃料の供給を安定した流量でより一層好適に行うことができる液化ガス燃料供給装置を提供する。
ここで、本発明においては、前記したように、例えば、所定値として、液面計に示される液化ガス燃料の液位が、容器全体の液位に対して１０％以下、好ましくは３０％以下となった状態において、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部（蒸発器により気相状態とされた液化ガス燃料のうちの１０〜３０質量％程度、好ましくは１５〜２０質量％）が貯蔵容器に送られるようにすることに加えて、かかる低下状態の経過時間が、あらかじめ設定した所定の時間(所定時間)として、例えば６０秒〜１２０秒が経過した状態となった場合には、液化ガス燃料の供給元を予備容器に切り換えて送り出されるようにすることが好ましい。
【００１８】
本発明の液化ガス燃料は、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しを、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、及び液化ガス燃料の供給元の切り換えを、貯蔵容器内の液化ガス燃料の液位の低下状態の経過時間に応じて制御する制御部を設けることが好ましい。
この発明によれば、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しと液化ガス燃料の供給元の切り換えについて、装置系内に制御部を設けて、貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位の低下、及び当該液位の低下状態の経過時間に応じて制御するようにしているため、貯蔵容器内の液化ガス燃料の減少に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出し、及び供給元となる容器の切り換えとを全て一連の自動制御で行うことができ、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しをより効率よく行うことができる。そして、前記した効果を、より効率的にして享受することを可能とする。
【００１９】
かかる制御部による、気相状態の液化ガス燃料の送り出しについての制御は前記したとおりである。
また、液化ガス燃料の供給元の切り換えは、例えば、貯蔵容器が予備容器を備えており、通常状態では貯蔵容器のみを使用する場合にあっては、当該貯蔵容器と予備容器に燃料切換弁を設けておき、液面計の示す液位の低下状態が、経過時間が、あらかじめ設定した所定の時間が経過しても回復せず、液位が所定値より大きくならない場合には、貯蔵容器に設けられた燃料切換弁を「開」から「閉」とし、その一方で予備容器に設けられた燃料切換弁を「閉」から「開」の状態となるように制御すれば、液化ガス燃料の供給元が簡便に切り換えられ、予備容器内の液化ガス燃料が送り出されることになる。
なお、この場合にあっては、貯蔵容器と蒸発器との間に設けられた送り弁を閉じた状態としてもよく、更には、その後、液面計の示す液化ガス燃料の液位が所定値以下となった場合には、前記した貯蔵容器の場合と同様、蒸発器により気相状態とされた液化ガス燃料の一部を予備容器内に送るように制御してもよい。
【００２０】
そして、この制御部も、マイクロコンピュータ等を有し、液面計の示す液化ガス燃料の液位が所定値以下となった情報を受けて、貯蔵容器と蒸発器の間に設けられた送り弁を通常の「閉」から「開」と切り換える制御プログラムと、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下した状態が所定時間以上経過したという情報を受けて、貯蔵容器と予備容器に設けられた燃料切換弁の開閉を切り換えるような制御プログラムを有することが好ましい。
【００２１】
本発明の液化ガス燃料供給装置は、供給先がガスタービンであることが好ましい。
本発明は、気相状態の液化ガス燃料を安定した供給流量および供給圧力で供給先に送り出すことができるため、供給先をガスタービンとすることにより、当該ガスタービンの性能を最大限に発揮させることができるという点で有効である。
【００２２】
本発明の液化ガス燃料供給装置は、液化ガス燃料がジメチルエーテル（ＤＭＥ）であることが好ましい。
この本発明によれば、液化ガス燃料がジメチルエーテル（ＤＭＥ）であるため、
硫黄分等の不純物を含まず、燃焼時の排ガスも不純物がないクリーンなものとなる。また、供給先を例えば燃料電池とする場合には、液化ガス燃料を液化石油ガス（ＬＰＧ）と比較して低い温度での改質を可能とする液化ガス燃料装置とすることができる。
【００２３】
本発明の液化ガス燃料の供給方法は、貯蔵容器から送り出された液化ガス燃料を蒸発器により気化し、気相状態の液化ガス燃料を供給先に送る液化ガス燃料の供給方法であって、貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位を測定する液面計の液位の低下に応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることを特徴とするものである。
この本発明によれば、前記したと同様、容器内の液化ガス燃料が気化することによって装置系内でガス溜まりが生じたりすることもないため、液化ガス燃料の供給流量の低下も防止されて、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料を安定した流量で供給することを可能とする液化ガス燃料の供給方法を提供することができる。
【００２４】
また、本発明の液化ガス燃料の供給方法は、貯蔵容器が予備容器を備え、かつ、貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位の低下状態の経過時間に応じて、液化ガス燃料の供給元が予備容器に切り換えられて液化ガス燃料が送り出されることが好ましい。
この本発明によれば、前記したと同様に、安定した流量の液化ガス燃料が継続して供給元から送り出されることとなり、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料を安定した流量での供給をより一層好適に行うことができる液化ガス燃料の供給方法を提供することとなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（Ａ）第１実施形態：
図１は、本発明の液化ガス燃料供給装置の一態様を示した概略図であり、図１中、１は液化ガス燃料供給装置、２は貯蔵容器、２ａは予備容器、３は燃料切換弁、４は液面計、５はポンプ、６はアキュムレータ、７は蒸発器、８は温水タンク（熱源）、９は流量調整バルブ、１０はガス流量計、１１は制御部、１２はガスタービン、１３は送り弁を、それぞれ示す。
【００２６】
本実施形態における貯蔵容器２は、液化ガス燃料を貯蔵するとともに、液化ガス燃料装置１における当該燃料の供給元となる。
本実施形態では、液化ガス燃料の供給元として、通常時に使用される貯蔵容器２のほか、予備容器２ａがともに横置きされて備えられている。
かかる燃料の供給元としての両者の切り換えは、貯蔵容器２及び予備容器２ａのそれぞれに連接される燃料切換弁３の開閉により適宜調整することができ、また、かかる燃料切換弁３の開閉は、後記する制御部１１で制御され、両容器の選択が簡便に行われる。
なお、図示しないが、本実施形態では、液化ガス燃料としてジメチルエーテル（ＤＭＥ）が用いられている。
【００２７】
液面計４は、貯蔵容器２から送り出された液化ガス燃料の流量度合を確認するものであり、マグゲージ等のマグネット式のレベルセンサを備えたもの等、従来公知のものを使用することができる。本実施形態においても、液面計４にはレベルセンサ４ａが備えられており、貯蔵容器２内の液化ガス燃料の液位が所定量以下となった場合に、警報等を発したり、後記する制御部１１にその情報を伝達することができる。また、液面計４としては、チャンバ機能を備えたものを使用することが好ましい。
【００２８】
ポンプ５は、貯蔵容器２から送り出されてくる液化ガス燃料を定量的に蒸発器７に供給するものであり、プランジャー式（ピストン式）、ダイヤグラム式等、流体を所定の圧力で供給できるものであれば特に制限はなく、また、アキュムレータ６が備えられることにより、流体の圧力を蓄えて、瞬間的に大量の圧力流体を供給したり、流体である液化ガス燃料の脈動や衝撃圧などを吸収することができる。
【００２９】
蒸発器７は、前記した貯蔵容器２から送り出された液相状態の液化ガス燃料を気化して気相状態にするものである。本実施形態においては、温水タンク８で加熱された熱媒（温水）が蒸発器７内を循環させて、当該蒸発器７を通過させる方式を採用している。
また、温水タンク８は、電気ヒータ（図示しない）により熱媒（温水）を調製する方式のものを採用している。
【００３０】
液量調整バルブ９は、気相状態の液化ガス燃料の流量を設定するものであり、例えば、送られてくる気相状態の液化ガス燃料の流量値を約３０ｋｇ／ｈｒ程度に設定して、供給先に送り出すことができる。ただし、これは、あくまでも一例を示したものであり、かかる数値には何ら限定されるものではない。
【００３１】
ガス流量計１０は、前記の液量調整バルブで調整された気相状態の液化ガス燃料の流量を測定するものである。ガス流量計１０としては、例えば、渦流計、オーバル式流量計等、従来公知のものを適宜使用することができる。
なお、図示しないが、蒸発器７とガス流量計１０との間に、コンプレッサーを設置して、気相状態の液化ガス燃料の昇圧を行ってもよい。
【００３２】
制御部１１は、例えばマイクロコンピュータ等により構成されているものを使用することができる。
本実施形態では、かかる制御部１１は、図１に示されるように、「（イ）液面計４で検出される液化ガス燃料（ジメチルエーテル）の液位」等のデータが入力され、当該データの入力により、「（ロ）送り弁１３の開閉」、「（ハ）燃料切換弁３の開閉」等の駆動を制御することができる。例えば、液面計４の示すジメチルエーテルの液位の低下に応じて、送り弁１３が開き、蒸発器７で気化された気相状態のジメチルグリコールの一部が貯蔵容器２に送り戻されるようにする制御プログラムを有しているものや、液面計４の示すジメチルエーテルの液位が所定値以下の状態（低下状態）が所定時間以上経過すると、貯蔵容器２及び予備容器２ａに連接されている燃料切換弁３の開閉状態を調整して、ジメチルエーテルの供給元を貯蔵容器２から予備容器２ａに切り換えるようにする制御プログラムを有しているもの等を使用することができる。なお、制御部１１に入力されるデータは、画面上に表示することが好ましい。
【００３３】
そして、前記した流量調整バルブ９により流量が調整された液化ガス燃料は、気相状態でガスタービン１２等の供給先に送り出されることとなる。本態様では、図１に示したように供給先としてガスタービン１２を示しているが、かかる供給先は、燃料電池や燃料機器としてもよい。
【００３４】
次に、図１を用いて、本態様における液化ガス燃料供給装置１の運転動作の一例を説明する。
図１の液化ガス燃料供給装置１において、貯蔵容器２及び予備容器２ａには液温度が約２０℃のジメチルエーテルが充填されている。また、燃料切換弁は、貯蔵容器２と連接されるもの（３）が「開」に、また、予備容器２ａと連接されるもの（３ａ）が「閉」の状態となっている。
【００３５】
かかる液化ガス燃料供給装置１では、貯蔵容器２から液相状態のジメチルエーテルが送り出され、ポンプ５、アキュムレータ６を通過して、蒸発器７に供給される。蒸発器７では、温水タンク８から供給される約８５℃の温水が循環されており、供給される液相状態のジメチルエーテルを強制加熱して気相状態とする。
【００３６】
蒸発器７により気相状態とされたジメチルエーテルは、流量調整バルブ９を通過することにより、供給流量が約３０ｋｇ／ｈｒ、供給圧力が約０．６ＭＰａに調整される。流量及び圧力が調整された、温度が約７０℃のジメチルエーテルは、気相状態で供給先のガスタービン１２に送り出されていく。
【００３７】
かかる運転動作により、気相状態のジメチルエーテルの安定した供給が続く一方、貯蔵容器２内のジメチルエーテルが順次消費されていくと、容器２の液取出口またはそれに連接するバルブ等に生じるガス溜まりの影響により、液面計４で示されるジメチルエーテルの液位が急激に降下する。そして、所定値（約２５％）以下となると、レベルセンサ４ａが作動して、情報を制御部１１に伝達する。かかる情報を受けた制御部１１は、蒸発器７と貯蔵容器２の間に設けられた送り弁１３を「開」とするように指令する。すると、送り弁１２が開かれ、蒸発器７で気化された、圧力が約０．６ＭＰａのジメチルエーテルのうちの約１５質量％が、蒸発器７から貯蔵容器２に送り戻されることとなる。
このようにして、気化されたジメチルエーテルが貯蔵容器２に送られることにより、貯蔵容器２が加圧されて、貯蔵容器２系内における圧力の低下が抑制され、容器２の液取出口またはそれに連接するバルブ等のガス溜まり等の問題も解消する。その結果、液面計４が貯蔵容器２内のジメチルエーテルの液位を正常に測定するようになり、液面計４が示す貯蔵容器２内におけるジメチルエーテルの液位が設定値（通常約５０〜７０％、本態様では約６５％とする）以上に復旧し、供給先であるガスタービン１２に対して流量の安定した供給を維持できることとなる。
【００３８】
図２は、本実施形態の液化ガス燃料供給装置１における、前記の運転動作を示すフローチャートである。
装置１が起動され、運転が開始されると、供給先であるガスタービン１２に対して気相状態のジメチルエーテルの供給がされる（Ｓ１）とともに、貯蔵容器２内におけるジメチルエーテルが徐々に減少していく。すると、容器２の液取出口またはそれに連接するバルブ等に生じるガス溜まりの影響で、液面計４で示される、貯蔵容器２内におけるジメチルエーテルの液位が低下していく（Ｓ２）。そして、流量計４が示す貯蔵容器２内のジメチルエーテルの液位が所定値（約２５％）以下となった場合には、かかる情報が制御部１１に伝達される（Ｓ３、Ｓ４）。
情報を伝達した制御部１１は、貯蔵容器２と蒸発器７との間に設けられている送り弁１２を「開」の状態とする信号を発して、送り弁１３が開けられる（Ｓ５）。すると、蒸発器７により気相状態とされたジメチルエーテルのうちの約１５質量％が、開放された送り弁１３を通過して貯蔵容器２内に送り戻される（Ｓ６）。
このようにして、気相状態のジメチルエーテルが貯蔵容器２内に送り戻され、液面計４の示すジメチルエーテルの液位が、あらかじめ決めた所定時間（例えば約８０秒）内に液位が所定値（約２５％）より大きくなり（Ｓ７）、かつ、液面計４の示すジメチルエーテルの流量が、設定値（約６５％）以上に復旧したら（Ｓ８）、送り弁１３を「閉」の状態に戻し（Ｓ９）、蒸発器７内の気相状態の液化ガス燃料の、貯蔵容器２に対する送り出しが停止され、装置１の運転が継続される。一方、液面計４の示すジメチルエーテルの液位が、前記所定時間（約８０秒）内に液位が所定値（約２５％）より大きくなっても（Ｓ７）、液面計４の示すジメチルエーテルの流量が、設定値（約６５％）以上に復旧しない場合には、送り弁１３は「開」の状態のままで、蒸発器７からの気相状態のジメチルエーテルの送り出しは継続される。
【００３９】
前記した本実施形態（第１実施形態）の液化ガス燃料供給装置１によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）本態様の液化ガス燃料供給装置１は、供給元である貯蔵容器２内のジメチルエーテルの残量が多いときはもちろん、当該貯蔵容器２内におけるジメチルエーテルの残量が減少していき、液面計４の示すジメチルエーテルの液位が所定値以下となった場合であっても、液位の低下に応じて蒸発器７で気化された高圧のジメチルエーテルの一部が貯蔵容器２に送られるため、ジメチルエーテルの供給流量の低下も起こることなく、供給先であるガスタービン１２に対して流量の安定した供給を維持することができる。
【００４０】
（２）液面計４の示すジメチルエーテルの液位が所定値より小さくなった場合に、液位の液化に応じて蒸発器７と貯蔵容器２の間に設けられた送り弁１２を開くことができる制御部１１を設けているため、液面計４のジメチルエーテルの液位の低下に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しを一連の自動制御で行うことができ、貯蔵容器２に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しを効率よく行うことを可能とする。従って、ジメチルエーテルの供給流量の低下も更に抑えられることとなり、供給先であるガスタービン１２に対して、気相状態のジメチルエーテルが安定した流量で供給することとなる。
【００４１】
（３）液化ガス燃料をジメチルエーテルとしているため、硫黄分等の不純物を含まず、燃焼時の排ガスがクリーンなものとなり、例えば供給先を燃料電池とする場合、液化ガス燃料を液化石油ガス（ＬＰＧ）とした場合と比較して低い温度での改質を可能とする液化ガス燃料装置とすることができる。
【００４２】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としてもよい。
【００４３】
（Ｂ）第２実施形態：
前記の実施形態（第１実施形態）においては、液面計４の示すジメチルエーテルの液位の低下に応じて、送り弁１３が開き、蒸発器７で気化されるジメチルエーテルのうちの一部が蒸発器７から貯蔵容器２に送り戻されることにより、供給先であるガスタービン１２に対して流量の安定した供給を維持できる態様を示したが、当該貯蔵容器２内のジメチルエーテルの残量がごくわずかであったり、貯蔵容器２と連接される装置系内等に不具合が生じた場合にあっては、蒸発器７で気化されるジメチルエーテルのうちの一部が蒸発器７から貯蔵容器２に送り戻すことによっても、液面計４の示すジメチルエーテルの流量が所定量以上に復旧しない場合もある（図２の「Ａ」）。
【００４４】
図３は、本発明の第２実施形態を示すフローチャートであり、前記第１実施形態において、液面計４が示す貯蔵容器２内における液化ガス燃料の液位が所定値である約２５％以下であり、その状態が所定の時間（約８０秒間）以上経過する場合には、液化ガス燃料の供給元が予備容器２ａに切り換えられて前記液化ガス燃料が送り出される態様を示したものである。なお、本実施形態は、第１実施形態と連動して行われることが好ましい。
【００４５】
第１実施形態において、蒸発器７で気化されるジメチルエーテルのうちの一部が蒸発器７から貯蔵容器２に送り戻すことによっても、液面計４の示すジメチルエーテルの液位が所定値（約２５％）より高くならず、かつ、その低下状態が所定時間（約８０秒）以上経過する場合には（図２の「Ａ」）、かかる情報が制御部１１に伝達される（Ｓ１０）。
情報を伝達した制御部１１は、貯蔵容器２に連接される燃料切換弁３を「開」から「閉」、及び予備容器２ａに連接されている燃料切換弁３ａを「閉」から「開」の状態とする信号を発する（Ｓ１１）。すると、ジメチルエーテルの供給元が貯蔵容器２から予備容器２ａに切り換わり（Ｓ１２）、予備容器２ａからジメチルエーテルが送り出されることになる（Ｓ１３）。
このようにして、供給先が切り換わることにより、貯蔵容器２を供給元とする液面計４におけるジメチルエーテルの流量の減少もなくなる。そして、液面計４の示すジメチルエーテルの液位が所定値（約２５％）より高くなって復旧したら（Ｓ１４）、現状条件での運転を継続する（Ｓ１５）。
一方、供給元を予備容器２ａに切り換えても、液面計４にて測定されるジメチルエーテルの液位が復旧しない場合は、液化ガス燃料供給装置１自体の異常によることが多いので、運転を停止する必要がある。
【００４６】
この実施形態（第２実施形態）の液化ガス燃料供給装置１によれば、前記した（１）〜（３）の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。
（４）第１実施形態において、貯蔵容器２内の液化ガス燃料の残量が少なくなった場合であっても、液位の低下状態の経過時間に応じて、液化ガス燃料が供給元を予備容器２ａに切り換えて送り出されるため、安定した流量の液化ガス燃料を引き続き供給元から送り出されることとなり、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料を安定した流量での供給をより一層好適に行うことができる。
【００４７】
（５）制御部１１が設けられ、液位の低下、及び液位の低下状態の経過時間に応じて、第１実施形態に示したような貯蔵容器２内の液化ガス燃料の減少に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しと、供給元を貯蔵容器２から予備容器２ａに切り換える操作を全て一連の自動制御で行うことができるため、貯蔵容器２に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しをより効率よく行うことができる。
【００４８】
また、前記の実施形態では、液化ガス燃料としてジメチルエーテルを使用した例を示したが、これには限定されず、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、プロパンまたはブタンを主成分とする液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等を使用してもよい。
【００４９】
なお、前記した実施形態では、貯蔵容器２内のジメチルエーテルの液温度、液面計４の示すジメチルエーテルの液位、液位の低下の度合いを示す所定値並びに液位の設定値、当該液位低下の経過時間、気化されたジメチルエーテルの所定流量及び所定圧力、及び当該供給先であるガスタービン１２に送られるジメチルエーテルの温度についてそれぞれ具体例を挙げて説明したが、これらの値は一例を示したに過ぎず、液化ガス燃料供給装置１の使用環境、ジメチルエーテル等の液化ガス燃料の要求される仕様、及び当該ガスの消費環境等により適宜変更することができる。
その他、本発明の実施における具体的な構成及び手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構成としてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の液化ガス燃料供給装置及び液化ガス燃料を供給する方法によれば、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることになるので、液化ガス燃料の供給流量の低下も防止されて、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料を安定した流量で供給することができる。
また、本発明は、前記した液面計の示す液化ガス燃料の液位が低下状態が一定時間経過すると、供給元を予備容器に切り換えることもできるため、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料をより一層安定した流量で継続して供給することができる。
【００５１】
従って、本発明の液化ガス燃料供給装置及び液化ガス燃料を供給する方法は、ジメチルエーテル、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液化ガス燃料の供給装置及び供給方法として有利に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の液化ガス燃料供給装置の一態様を示した概略図である。
【図２】 本発明の液化ガス燃料供給装置の第１実施形態の運転動作を示すフローチャートである。
【図３】 本発明の液化ガス燃料供給装置の第２実施形態の運転動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１ 液化ガス燃料供給装置
２ 貯蔵容器
２ａ 予備容器
３ 燃料切換弁
３ａ 燃料切換弁
４ 液面計
４ａ レベルセンサ
５ ポンプ
６ アキュムレータ
７ 蒸発器
８ 温水タンク
９ 流量調整バルブ
１０ ガス流量計
１１ 制御部
１２ ガスタービン
１３ 送り弁
【発明の属する技術分野】
本発明は液化ガス燃料供給装置及び液化ガス燃料の供給方法に関する。更に詳しくは、容器に貯蔵された液化ガス燃料を気相状態でガスタービン等の供給先に送ることができる液化ガス燃料供給装置及び液化ガス燃料の供給方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、ＬＰガス（液化石油ガス）等の液化ガス燃料は、一般家庭用の燃料に加えて、ガスエンジンヒートポンプ、マイクロガスタービン等のガスタービン、等の燃料として広く使用されている。これらのうち、例えば、マイクロガスタービンは、発電源及び熱源としての効果が大きく、また、排気ガスにおける窒素酸化物（ＮＯｘ）等の問題もないため、クリーンで環境に対する影響も少ないものとして近年注目されている。
【０００３】
このような液化ガス燃料をガスタービン等の供給先に送り出す供給装置としては、液化ガス燃料が貯蔵された供給元から送り出された当該燃料を、加熱手段等を有する蒸発器（気化器）等により気化し、昇圧して、気相状態となった液化ガス燃料を供給先に送る液化ガス燃料の供給装置が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
また、前記したような液化ガス燃料を供給する装置における燃料の供給元としては、前記したような貯槽（いわゆるタンク）と容器（いわゆるボンベ）があり、貯槽は小容量から大容量なものまで幅広く存在する。一方、容器は一般に比較的小容量のものに限定されるものの、適用した場合にあっては装置が比較的簡便なものとなるという利点があり、広く用いられていた。
そして、このような液化ガス燃料の供給装置は、所定の供給流量及び供給圧力を確保して、ガスタービン等の供給先に対して液化ガス燃料を供給していく必要があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−６５０７４号公報（〔０００５〕、図１）
【特許文献２】
特開２００２−７１０９４号公報（〔請求項１〕、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したような従来の技術の多くは、貯蔵容器から液化ガス燃料を液体状態で送り出すに際して、容器内の液化ガス燃料の残量が多い場合にあっては特に問題はないのであるが、容器内の液化ガス燃料の残量が減少するにつれて、容器を連接する系内の圧力低下が起こり、それにより容器内の液化ガス燃料が気化してしまい、装置系内、例えば貯蔵容器の液取出口またはそれに連接するバルブ等でガス溜まりが生じることにより、供給される液化ガス燃料の流量が急激に低下するという問題が生じていた。
このように、従来の装置では、容器内における燃料の減少に起因する系内の圧力低下により、液化ガス燃料を所望の流量を維持したまま安定して供給先に送り出していくことは困難なのが実状であった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、気相状態の液化ガス燃料を、ガスタービン等の供給先に対して、安定した流量で供給することができる液化ガス燃料供給装置及び液化ガス燃料の供給方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明の液化ガス燃料供給装置は、液化ガス燃料の供給元となり当該液化ガス燃料を貯蔵する貯蔵容器と、貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位を測定する液面計と、貯蔵容器から送り出される液化ガス燃料を気化させる蒸発器を備え、気相状態の液化ガス燃料を供給先に送る液化ガス燃料供給装置であって、前記液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の液化ガス燃料の供給方法は、供給元である貯蔵容器から送り出された液化ガス燃料を蒸発器により気化し、気相状態の液化ガス燃料を供給先に送る液化ガス燃料の供給方法であって、前記貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位を測定する液面計の液位の低下に応じて、前記蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の液化ガス燃料供給装置を構成する貯蔵容器は、液化ガス燃料の供給元であり、また当該ガスの貯蔵を行うものである。また、供給先がガスタービンの場合は、比較的大型の容器を使用することが好ましい。
また、本発明を構成する貯蔵容器は、その数を複数として、そのうちの数本を通常使用される容器として、残りの数本を予備容器として適用することが好ましい。当該予備容器も、前記した貯蔵容器と同様、液化ガス燃料の供給元であり、また貯蔵を行うものである。また、同様に、供給先がガスタービンの場合は、比較的大型の容器を使用することが好ましい。
なお、本発明の液化ガス燃料供給装置において、貯蔵容器や予備容器は、通常横置きされて備えられるが、縦置きにしても構わない。
【００１０】
本発明における液化ガス燃料としては、所定の圧力と所定の温度のもとで液体から気体になりうるものであれば特に制限はなく、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、プロパンまたはブタンを主成分とする液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等を好適に使用することができる。
なお、液化ガス燃料は、単一の成分からなるものであってもよく、また、二以上の成分が混合されたものであってもよく、例えば、前記したジメチルエーテル（ＤＭＥ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等を任意の比率で混合した液化ガス燃料としてもよい。また、液化石油ガス（ＬＰＧ）であれば、プロパン成分を６０％以上含む液化石油ガス（ＬＰＧ）としてもよい。
【００１１】
液面計は、貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位を測定するものであり、例えば、フロート変位液面計等や、マグゲージ等のマグネット式のレベルセンサを備えたもの等、従来公知のものを使用することができる。
なお、本発明における液位とは、容器の最低部からの高さのことを意味する。
【００１２】
蒸発器は、気化器とも呼ばれ、貯蔵容器から送り出される液化ガス燃料を気化させるために用いられるものであり、例えば、電熱式（電熱温水式）や、直接温水加熱方式、間接温水加熱方式、直熱式等のスチーム式、温水式、ガス式、空温式等の従来公知の方式を用いた蒸発器を使用することができる。
【００１３】
そして、本発明の液化ガス燃料供給装置は、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることを特徴とするものである。
前記したように、本発明の装置は、気相状態の液化ガス燃料を供給先に送り出していくものであるが、当該液化ガス燃料の供給が進み、貯蔵容器内の液化ガス燃料の残量が減少する。それにつれて、容器を連接する系内の圧力低下が起こり、それにより容器内の液化ガス燃料が気化してしまい、装置系内、例えば貯蔵容器の液取出口またはそれに連接するバルブ等でガス溜まりが生じることにより、液面計の示す液化ガス燃料の液位が急激に低下し、かつ、供給される液化ガス燃料の流量が急激に落ちることとなっていた。そこで、本発明の装置では、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部を貯蔵容器に送るようにして、かかる容器の液取出口またはそれに連接するバルブ等でのガス溜まり等の発生を防止し、液化ガス燃料の供給流量の低下を抑制している。
ここで、本発明においては、例えば、所定値として、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下が、容器の液位全体に対して１０％以下、好ましくは３０％以下となった場合に、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られるようにすることが好ましい。
また、本発明においては、蒸発器により気相状態とされた、圧力が０．３〜１．０ＭＰａの液化ガス燃料のうちの１０〜３０質量％程度、好ましくは１５〜２０質量％程度が貯蔵容器内に送られるようにすればよい。
なお、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の貯蔵容器に対する送り出しは、継続して行うようにしてもよいが、通常はある程度の量が送り出されれば、貯蔵容器が加圧状態となり、貯蔵容器を含む装置系内の圧力低下が抑制され、容器の液取出口またはそれに連接するバルブ等でのガス溜まり等は防止され、貯蔵容器内の液化ガス燃料の液位が正常に検知されることになるため、ある程度の気化状態の液化ガス燃料が送り出されたら、送り出しを停止したり、送り出される気化状態の液化ガス燃料の量を調整しても構わない。これは、あらかじめ設定値を決めて、送り出しの停止または量の調整を制御することが好ましい。
【００１４】
この本発明によれば、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることになるので、貯蔵容器が加圧され、貯蔵容器を含む装置系内の圧力低下が抑制される。そのため、容器内の液化ガス燃料が気化することによって装置系内、特に容器の液取出口またはそれに連接するバルブ等でのガス溜まりが生じたりすることもなく、液化ガス燃料の供給流量の低下も防止される。従って、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料を安定した流量で供給可能な液化ガス燃料供給装置を提供するものである。
【００１５】
本発明の液化ガス燃料供給装置は、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しを、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて制御する制御部を設けることが好ましい。
この本発明によれば、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しについて、装置系内に制御部を設けて、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて制御するようにしているため、貯蔵容器内の液化ガス燃料の減少に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しとを一連の自動制御で行うことができ、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しを効率よく行うことを可能とする。そして、液化ガス燃料の供給流量の低下も更に防止されることとなり、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料をより安定した流量で供給することを可能とする。
【００１６】
かかる制御部による気相状態の液化ガス燃料の送り出しの制御は、例えば、貯蔵容器と蒸発器との間に送り弁を設け、当該送り弁を通常は閉じた状態としておく一方、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下が所定値以下となった場合に、当該送り弁が開くように制御し、気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器内に送り出されるようにすればよい。
また、制御部は、マイクロコンピュータ等を有し、液面計の示す液化ガス燃料の液位が所定値以下となった情報を受けて、前記の送り弁を、通常の「閉」の状態から「開」の状態へと切り換えるような制御プログラムを有することが好ましい。
【００１７】
本発明の液化ガス燃料装置は、貯蔵容器が予備容器を備え、かつ、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下状態の経過時間に応じて、液化ガス燃料の供給元が予備容器に切り換えられて当該液化ガス燃料を送り出されることが好ましい。
この本発明によれば、液化ガス燃料の供給元となり当該液化ガス燃料を貯蔵する貯蔵容器が予備容器を備えており、貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位を測定する液面計と、貯蔵容器から送り出される液化ガス燃料を気化させる蒸発器を備え、気相状態の液化ガス燃料を供給先に送る液化ガス燃料供給装置であって、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下のに応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られ、かつ、前記した液位の低下状態の経過時間に応じて、液化ガス燃料が供給元を予備容器に切り換えられて送り出されるため、安定した流量の液化ガス燃料が継続して供給元から送り出すことができる。従って、供給先に対する気相状態の液化ガス燃料の供給を安定した流量でより一層好適に行うことができる液化ガス燃料供給装置を提供する。
ここで、本発明においては、前記したように、例えば、所定値として、液面計に示される液化ガス燃料の液位が、容器全体の液位に対して１０％以下、好ましくは３０％以下となった状態において、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部（蒸発器により気相状態とされた液化ガス燃料のうちの１０〜３０質量％程度、好ましくは１５〜２０質量％）が貯蔵容器に送られるようにすることに加えて、かかる低下状態の経過時間が、あらかじめ設定した所定の時間(所定時間)として、例えば６０秒〜１２０秒が経過した状態となった場合には、液化ガス燃料の供給元を予備容器に切り換えて送り出されるようにすることが好ましい。
【００１８】
本発明の液化ガス燃料は、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しを、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、及び液化ガス燃料の供給元の切り換えを、貯蔵容器内の液化ガス燃料の液位の低下状態の経過時間に応じて制御する制御部を設けることが好ましい。
この発明によれば、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しと液化ガス燃料の供給元の切り換えについて、装置系内に制御部を設けて、貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位の低下、及び当該液位の低下状態の経過時間に応じて制御するようにしているため、貯蔵容器内の液化ガス燃料の減少に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出し、及び供給元となる容器の切り換えとを全て一連の自動制御で行うことができ、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しをより効率よく行うことができる。そして、前記した効果を、より効率的にして享受することを可能とする。
【００１９】
かかる制御部による、気相状態の液化ガス燃料の送り出しについての制御は前記したとおりである。
また、液化ガス燃料の供給元の切り換えは、例えば、貯蔵容器が予備容器を備えており、通常状態では貯蔵容器のみを使用する場合にあっては、当該貯蔵容器と予備容器に燃料切換弁を設けておき、液面計の示す液位の低下状態が、経過時間が、あらかじめ設定した所定の時間が経過しても回復せず、液位が所定値より大きくならない場合には、貯蔵容器に設けられた燃料切換弁を「開」から「閉」とし、その一方で予備容器に設けられた燃料切換弁を「閉」から「開」の状態となるように制御すれば、液化ガス燃料の供給元が簡便に切り換えられ、予備容器内の液化ガス燃料が送り出されることになる。
なお、この場合にあっては、貯蔵容器と蒸発器との間に設けられた送り弁を閉じた状態としてもよく、更には、その後、液面計の示す液化ガス燃料の液位が所定値以下となった場合には、前記した貯蔵容器の場合と同様、蒸発器により気相状態とされた液化ガス燃料の一部を予備容器内に送るように制御してもよい。
【００２０】
そして、この制御部も、マイクロコンピュータ等を有し、液面計の示す液化ガス燃料の液位が所定値以下となった情報を受けて、貯蔵容器と蒸発器の間に設けられた送り弁を通常の「閉」から「開」と切り換える制御プログラムと、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下した状態が所定時間以上経過したという情報を受けて、貯蔵容器と予備容器に設けられた燃料切換弁の開閉を切り換えるような制御プログラムを有することが好ましい。
【００２１】
本発明の液化ガス燃料供給装置は、供給先がガスタービンであることが好ましい。
本発明は、気相状態の液化ガス燃料を安定した供給流量および供給圧力で供給先に送り出すことができるため、供給先をガスタービンとすることにより、当該ガスタービンの性能を最大限に発揮させることができるという点で有効である。
【００２２】
本発明の液化ガス燃料供給装置は、液化ガス燃料がジメチルエーテル（ＤＭＥ）であることが好ましい。
この本発明によれば、液化ガス燃料がジメチルエーテル（ＤＭＥ）であるため、
硫黄分等の不純物を含まず、燃焼時の排ガスも不純物がないクリーンなものとなる。また、供給先を例えば燃料電池とする場合には、液化ガス燃料を液化石油ガス（ＬＰＧ）と比較して低い温度での改質を可能とする液化ガス燃料装置とすることができる。
【００２３】
本発明の液化ガス燃料の供給方法は、貯蔵容器から送り出された液化ガス燃料を蒸発器により気化し、気相状態の液化ガス燃料を供給先に送る液化ガス燃料の供給方法であって、貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位を測定する液面計の液位の低下に応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることを特徴とするものである。
この本発明によれば、前記したと同様、容器内の液化ガス燃料が気化することによって装置系内でガス溜まりが生じたりすることもないため、液化ガス燃料の供給流量の低下も防止されて、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料を安定した流量で供給することを可能とする液化ガス燃料の供給方法を提供することができる。
【００２４】
また、本発明の液化ガス燃料の供給方法は、貯蔵容器が予備容器を備え、かつ、貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位の低下状態の経過時間に応じて、液化ガス燃料の供給元が予備容器に切り換えられて液化ガス燃料が送り出されることが好ましい。
この本発明によれば、前記したと同様に、安定した流量の液化ガス燃料が継続して供給元から送り出されることとなり、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料を安定した流量での供給をより一層好適に行うことができる液化ガス燃料の供給方法を提供することとなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（Ａ）第１実施形態：
図１は、本発明の液化ガス燃料供給装置の一態様を示した概略図であり、図１中、１は液化ガス燃料供給装置、２は貯蔵容器、２ａは予備容器、３は燃料切換弁、４は液面計、５はポンプ、６はアキュムレータ、７は蒸発器、８は温水タンク（熱源）、９は流量調整バルブ、１０はガス流量計、１１は制御部、１２はガスタービン、１３は送り弁を、それぞれ示す。
【００２６】
本実施形態における貯蔵容器２は、液化ガス燃料を貯蔵するとともに、液化ガス燃料装置１における当該燃料の供給元となる。
本実施形態では、液化ガス燃料の供給元として、通常時に使用される貯蔵容器２のほか、予備容器２ａがともに横置きされて備えられている。
かかる燃料の供給元としての両者の切り換えは、貯蔵容器２及び予備容器２ａのそれぞれに連接される燃料切換弁３の開閉により適宜調整することができ、また、かかる燃料切換弁３の開閉は、後記する制御部１１で制御され、両容器の選択が簡便に行われる。
なお、図示しないが、本実施形態では、液化ガス燃料としてジメチルエーテル（ＤＭＥ）が用いられている。
【００２７】
液面計４は、貯蔵容器２から送り出された液化ガス燃料の流量度合を確認するものであり、マグゲージ等のマグネット式のレベルセンサを備えたもの等、従来公知のものを使用することができる。本実施形態においても、液面計４にはレベルセンサ４ａが備えられており、貯蔵容器２内の液化ガス燃料の液位が所定量以下となった場合に、警報等を発したり、後記する制御部１１にその情報を伝達することができる。また、液面計４としては、チャンバ機能を備えたものを使用することが好ましい。
【００２８】
ポンプ５は、貯蔵容器２から送り出されてくる液化ガス燃料を定量的に蒸発器７に供給するものであり、プランジャー式（ピストン式）、ダイヤグラム式等、流体を所定の圧力で供給できるものであれば特に制限はなく、また、アキュムレータ６が備えられることにより、流体の圧力を蓄えて、瞬間的に大量の圧力流体を供給したり、流体である液化ガス燃料の脈動や衝撃圧などを吸収することができる。
【００２９】
蒸発器７は、前記した貯蔵容器２から送り出された液相状態の液化ガス燃料を気化して気相状態にするものである。本実施形態においては、温水タンク８で加熱された熱媒（温水）が蒸発器７内を循環させて、当該蒸発器７を通過させる方式を採用している。
また、温水タンク８は、電気ヒータ（図示しない）により熱媒（温水）を調製する方式のものを採用している。
【００３０】
液量調整バルブ９は、気相状態の液化ガス燃料の流量を設定するものであり、例えば、送られてくる気相状態の液化ガス燃料の流量値を約３０ｋｇ／ｈｒ程度に設定して、供給先に送り出すことができる。ただし、これは、あくまでも一例を示したものであり、かかる数値には何ら限定されるものではない。
【００３１】
ガス流量計１０は、前記の液量調整バルブで調整された気相状態の液化ガス燃料の流量を測定するものである。ガス流量計１０としては、例えば、渦流計、オーバル式流量計等、従来公知のものを適宜使用することができる。
なお、図示しないが、蒸発器７とガス流量計１０との間に、コンプレッサーを設置して、気相状態の液化ガス燃料の昇圧を行ってもよい。
【００３２】
制御部１１は、例えばマイクロコンピュータ等により構成されているものを使用することができる。
本実施形態では、かかる制御部１１は、図１に示されるように、「（イ）液面計４で検出される液化ガス燃料（ジメチルエーテル）の液位」等のデータが入力され、当該データの入力により、「（ロ）送り弁１３の開閉」、「（ハ）燃料切換弁３の開閉」等の駆動を制御することができる。例えば、液面計４の示すジメチルエーテルの液位の低下に応じて、送り弁１３が開き、蒸発器７で気化された気相状態のジメチルグリコールの一部が貯蔵容器２に送り戻されるようにする制御プログラムを有しているものや、液面計４の示すジメチルエーテルの液位が所定値以下の状態（低下状態）が所定時間以上経過すると、貯蔵容器２及び予備容器２ａに連接されている燃料切換弁３の開閉状態を調整して、ジメチルエーテルの供給元を貯蔵容器２から予備容器２ａに切り換えるようにする制御プログラムを有しているもの等を使用することができる。なお、制御部１１に入力されるデータは、画面上に表示することが好ましい。
【００３３】
そして、前記した流量調整バルブ９により流量が調整された液化ガス燃料は、気相状態でガスタービン１２等の供給先に送り出されることとなる。本態様では、図１に示したように供給先としてガスタービン１２を示しているが、かかる供給先は、燃料電池や燃料機器としてもよい。
【００３４】
次に、図１を用いて、本態様における液化ガス燃料供給装置１の運転動作の一例を説明する。
図１の液化ガス燃料供給装置１において、貯蔵容器２及び予備容器２ａには液温度が約２０℃のジメチルエーテルが充填されている。また、燃料切換弁は、貯蔵容器２と連接されるもの（３）が「開」に、また、予備容器２ａと連接されるもの（３ａ）が「閉」の状態となっている。
【００３５】
かかる液化ガス燃料供給装置１では、貯蔵容器２から液相状態のジメチルエーテルが送り出され、ポンプ５、アキュムレータ６を通過して、蒸発器７に供給される。蒸発器７では、温水タンク８から供給される約８５℃の温水が循環されており、供給される液相状態のジメチルエーテルを強制加熱して気相状態とする。
【００３６】
蒸発器７により気相状態とされたジメチルエーテルは、流量調整バルブ９を通過することにより、供給流量が約３０ｋｇ／ｈｒ、供給圧力が約０．６ＭＰａに調整される。流量及び圧力が調整された、温度が約７０℃のジメチルエーテルは、気相状態で供給先のガスタービン１２に送り出されていく。
【００３７】
かかる運転動作により、気相状態のジメチルエーテルの安定した供給が続く一方、貯蔵容器２内のジメチルエーテルが順次消費されていくと、容器２の液取出口またはそれに連接するバルブ等に生じるガス溜まりの影響により、液面計４で示されるジメチルエーテルの液位が急激に降下する。そして、所定値（約２５％）以下となると、レベルセンサ４ａが作動して、情報を制御部１１に伝達する。かかる情報を受けた制御部１１は、蒸発器７と貯蔵容器２の間に設けられた送り弁１３を「開」とするように指令する。すると、送り弁１２が開かれ、蒸発器７で気化された、圧力が約０．６ＭＰａのジメチルエーテルのうちの約１５質量％が、蒸発器７から貯蔵容器２に送り戻されることとなる。
このようにして、気化されたジメチルエーテルが貯蔵容器２に送られることにより、貯蔵容器２が加圧されて、貯蔵容器２系内における圧力の低下が抑制され、容器２の液取出口またはそれに連接するバルブ等のガス溜まり等の問題も解消する。その結果、液面計４が貯蔵容器２内のジメチルエーテルの液位を正常に測定するようになり、液面計４が示す貯蔵容器２内におけるジメチルエーテルの液位が設定値（通常約５０〜７０％、本態様では約６５％とする）以上に復旧し、供給先であるガスタービン１２に対して流量の安定した供給を維持できることとなる。
【００３８】
図２は、本実施形態の液化ガス燃料供給装置１における、前記の運転動作を示すフローチャートである。
装置１が起動され、運転が開始されると、供給先であるガスタービン１２に対して気相状態のジメチルエーテルの供給がされる（Ｓ１）とともに、貯蔵容器２内におけるジメチルエーテルが徐々に減少していく。すると、容器２の液取出口またはそれに連接するバルブ等に生じるガス溜まりの影響で、液面計４で示される、貯蔵容器２内におけるジメチルエーテルの液位が低下していく（Ｓ２）。そして、流量計４が示す貯蔵容器２内のジメチルエーテルの液位が所定値（約２５％）以下となった場合には、かかる情報が制御部１１に伝達される（Ｓ３、Ｓ４）。
情報を伝達した制御部１１は、貯蔵容器２と蒸発器７との間に設けられている送り弁１２を「開」の状態とする信号を発して、送り弁１３が開けられる（Ｓ５）。すると、蒸発器７により気相状態とされたジメチルエーテルのうちの約１５質量％が、開放された送り弁１３を通過して貯蔵容器２内に送り戻される（Ｓ６）。
このようにして、気相状態のジメチルエーテルが貯蔵容器２内に送り戻され、液面計４の示すジメチルエーテルの液位が、あらかじめ決めた所定時間（例えば約８０秒）内に液位が所定値（約２５％）より大きくなり（Ｓ７）、かつ、液面計４の示すジメチルエーテルの流量が、設定値（約６５％）以上に復旧したら（Ｓ８）、送り弁１３を「閉」の状態に戻し（Ｓ９）、蒸発器７内の気相状態の液化ガス燃料の、貯蔵容器２に対する送り出しが停止され、装置１の運転が継続される。一方、液面計４の示すジメチルエーテルの液位が、前記所定時間（約８０秒）内に液位が所定値（約２５％）より大きくなっても（Ｓ７）、液面計４の示すジメチルエーテルの流量が、設定値（約６５％）以上に復旧しない場合には、送り弁１３は「開」の状態のままで、蒸発器７からの気相状態のジメチルエーテルの送り出しは継続される。
【００３９】
前記した本実施形態（第１実施形態）の液化ガス燃料供給装置１によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）本態様の液化ガス燃料供給装置１は、供給元である貯蔵容器２内のジメチルエーテルの残量が多いときはもちろん、当該貯蔵容器２内におけるジメチルエーテルの残量が減少していき、液面計４の示すジメチルエーテルの液位が所定値以下となった場合であっても、液位の低下に応じて蒸発器７で気化された高圧のジメチルエーテルの一部が貯蔵容器２に送られるため、ジメチルエーテルの供給流量の低下も起こることなく、供給先であるガスタービン１２に対して流量の安定した供給を維持することができる。
【００４０】
（２）液面計４の示すジメチルエーテルの液位が所定値より小さくなった場合に、液位の液化に応じて蒸発器７と貯蔵容器２の間に設けられた送り弁１２を開くことができる制御部１１を設けているため、液面計４のジメチルエーテルの液位の低下に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しを一連の自動制御で行うことができ、貯蔵容器２に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しを効率よく行うことを可能とする。従って、ジメチルエーテルの供給流量の低下も更に抑えられることとなり、供給先であるガスタービン１２に対して、気相状態のジメチルエーテルが安定した流量で供給することとなる。
【００４１】
（３）液化ガス燃料をジメチルエーテルとしているため、硫黄分等の不純物を含まず、燃焼時の排ガスがクリーンなものとなり、例えば供給先を燃料電池とする場合、液化ガス燃料を液化石油ガス（ＬＰＧ）とした場合と比較して低い温度での改質を可能とする液化ガス燃料装置とすることができる。
【００４２】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としてもよい。
【００４３】
（Ｂ）第２実施形態：
前記の実施形態（第１実施形態）においては、液面計４の示すジメチルエーテルの液位の低下に応じて、送り弁１３が開き、蒸発器７で気化されるジメチルエーテルのうちの一部が蒸発器７から貯蔵容器２に送り戻されることにより、供給先であるガスタービン１２に対して流量の安定した供給を維持できる態様を示したが、当該貯蔵容器２内のジメチルエーテルの残量がごくわずかであったり、貯蔵容器２と連接される装置系内等に不具合が生じた場合にあっては、蒸発器７で気化されるジメチルエーテルのうちの一部が蒸発器７から貯蔵容器２に送り戻すことによっても、液面計４の示すジメチルエーテルの流量が所定量以上に復旧しない場合もある（図２の「Ａ」）。
【００４４】
図３は、本発明の第２実施形態を示すフローチャートであり、前記第１実施形態において、液面計４が示す貯蔵容器２内における液化ガス燃料の液位が所定値である約２５％以下であり、その状態が所定の時間（約８０秒間）以上経過する場合には、液化ガス燃料の供給元が予備容器２ａに切り換えられて前記液化ガス燃料が送り出される態様を示したものである。なお、本実施形態は、第１実施形態と連動して行われることが好ましい。
【００４５】
第１実施形態において、蒸発器７で気化されるジメチルエーテルのうちの一部が蒸発器７から貯蔵容器２に送り戻すことによっても、液面計４の示すジメチルエーテルの液位が所定値（約２５％）より高くならず、かつ、その低下状態が所定時間（約８０秒）以上経過する場合には（図２の「Ａ」）、かかる情報が制御部１１に伝達される（Ｓ１０）。
情報を伝達した制御部１１は、貯蔵容器２に連接される燃料切換弁３を「開」から「閉」、及び予備容器２ａに連接されている燃料切換弁３ａを「閉」から「開」の状態とする信号を発する（Ｓ１１）。すると、ジメチルエーテルの供給元が貯蔵容器２から予備容器２ａに切り換わり（Ｓ１２）、予備容器２ａからジメチルエーテルが送り出されることになる（Ｓ１３）。
このようにして、供給先が切り換わることにより、貯蔵容器２を供給元とする液面計４におけるジメチルエーテルの流量の減少もなくなる。そして、液面計４の示すジメチルエーテルの液位が所定値（約２５％）より高くなって復旧したら（Ｓ１４）、現状条件での運転を継続する（Ｓ１５）。
一方、供給元を予備容器２ａに切り換えても、液面計４にて測定されるジメチルエーテルの液位が復旧しない場合は、液化ガス燃料供給装置１自体の異常によることが多いので、運転を停止する必要がある。
【００４６】
この実施形態（第２実施形態）の液化ガス燃料供給装置１によれば、前記した（１）〜（３）の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。
（４）第１実施形態において、貯蔵容器２内の液化ガス燃料の残量が少なくなった場合であっても、液位の低下状態の経過時間に応じて、液化ガス燃料が供給元を予備容器２ａに切り換えて送り出されるため、安定した流量の液化ガス燃料を引き続き供給元から送り出されることとなり、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料を安定した流量での供給をより一層好適に行うことができる。
【００４７】
（５）制御部１１が設けられ、液位の低下、及び液位の低下状態の経過時間に応じて、第１実施形態に示したような貯蔵容器２内の液化ガス燃料の減少に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しと、供給元を貯蔵容器２から予備容器２ａに切り換える操作を全て一連の自動制御で行うことができるため、貯蔵容器２に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しをより効率よく行うことができる。
【００４８】
また、前記の実施形態では、液化ガス燃料としてジメチルエーテルを使用した例を示したが、これには限定されず、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、プロパンまたはブタンを主成分とする液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等を使用してもよい。
【００４９】
なお、前記した実施形態では、貯蔵容器２内のジメチルエーテルの液温度、液面計４の示すジメチルエーテルの液位、液位の低下の度合いを示す所定値並びに液位の設定値、当該液位低下の経過時間、気化されたジメチルエーテルの所定流量及び所定圧力、及び当該供給先であるガスタービン１２に送られるジメチルエーテルの温度についてそれぞれ具体例を挙げて説明したが、これらの値は一例を示したに過ぎず、液化ガス燃料供給装置１の使用環境、ジメチルエーテル等の液化ガス燃料の要求される仕様、及び当該ガスの消費環境等により適宜変更することができる。
その他、本発明の実施における具体的な構成及び手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構成としてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の液化ガス燃料供給装置及び液化ガス燃料を供給する方法によれば、液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることになるので、液化ガス燃料の供給流量の低下も防止されて、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料を安定した流量で供給することができる。
また、本発明は、前記した液面計の示す液化ガス燃料の液位が低下状態が一定時間経過すると、供給元を予備容器に切り換えることもできるため、供給先に対して、気相状態の液化ガス燃料をより一層安定した流量で継続して供給することができる。
【００５１】
従って、本発明の液化ガス燃料供給装置及び液化ガス燃料を供給する方法は、ジメチルエーテル、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液化ガス燃料の供給装置及び供給方法として有利に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の液化ガス燃料供給装置の一態様を示した概略図である。
【図２】 本発明の液化ガス燃料供給装置の第１実施形態の運転動作を示すフローチャートである。
【図３】 本発明の液化ガス燃料供給装置の第２実施形態の運転動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１ 液化ガス燃料供給装置
２ 貯蔵容器
２ａ 予備容器
３ 燃料切換弁
３ａ 燃料切換弁
４ 液面計
４ａ レベルセンサ
５ ポンプ
６ アキュムレータ
７ 蒸発器
８ 温水タンク
９ 流量調整バルブ
１０ ガス流量計
１１ 制御部
１２ ガスタービン
１３ 送り弁
Claims (8)
- 液化ガス燃料の供給元となり当該液化ガス燃料を貯蔵する貯蔵容器と、貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位を測定する液面計と、貯蔵容器から送り出される液化ガス燃料を気化させる蒸発器を備え、気相状態の液化ガス燃料を供給先に送る液化ガス燃料供給装置であって、前記液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることを特徴とする液化ガス燃料供給装置。
- 請求項１記載の液化ガス燃料供給装置において、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しを、前記液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて制御する制御部を設けたことを特徴とする液化ガス燃料供給装置。
- 請求項１記載の液化ガス燃料供給装置において、貯蔵容器が予備容器を備え、かつ、前記液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下状態の経過時間に応じて、液化ガス燃料の供給元が予備容器に切り換えられて液化ガス燃料が送り出されることを特徴とする液化ガス燃料供給装置。
- 請求項３記載の液化ガス燃料装置において、貯蔵容器に対する気相状態の液化ガス燃料の送り出しを液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下に応じて、及び液化ガス燃料の供給元の切り換えを前記液位の低下状態の経過時間に応じて、それぞれ制御する制御部を設けたことを特徴とする液化ガス燃料供給装置。
- 請求項１ないし請求項４記載の何れかの項に記載の液化ガス燃料供給装置において、前記供給先がガスタービンであることを特徴とする液化ガス供給装置。
- 請求項１ないし請求項５の何れかの項に記載の液化ガス燃料供給装置において、前記液化ガス燃料がジメチルエーテルであることを特徴とする液化ガス燃料供給装置。
- 供給元である貯蔵容器から送り出された液化ガス燃料を蒸発器により気化し、気相状態の液化ガス燃料を供給先に送る液化ガス燃料の供給方法であって、前記貯蔵容器内における液化ガス燃料の液位を測定する液面計の液位の低下に応じて、前記蒸発器により気化された気相状態の液化ガス燃料の一部が貯蔵容器に送られることを特徴とする液化ガス燃料の供給方法。
- 請求項７記載の液化ガス燃料の供給方法において、貯蔵容器が予備容器を備え、かつ、前記液面計の示す液化ガス燃料の液位の低下状態の経過時間に応じて、液化ガス燃料の供給元が予備容器に切り換えられて液化ガス燃料が送り出されることを特徴とする液化ガス燃料の供給方法。
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